JP2008060017A - Microwave utilization apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のマイクロ波利用装置は、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置やマイクロ波を発光体に照射して光源を得る照明等のマイクロ波応用装置に関するものである。 The microwave utilization apparatus of the present invention relates to a microwave application apparatus such as a heating apparatus that uses dielectric heating as typified by a microwave oven or illumination that irradiates a light emitter with a microwave to obtain a light source.
従来、このマイクロ波利用装置は、半導体を用いた固体高周波発振器とそれを増幅する複数段の電力増幅器をもち、個体高周波発信器に電力を供給する安定化電源回路と、複数段の電力増幅器に電力を供給する整流平滑回路を個別に設けていた(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, this microwave utilization device has a solid-state high-frequency oscillator using a semiconductor and a multi-stage power amplifier that amplifies the solid-state high-frequency oscillator, and a stabilized power supply circuit that supplies power to the individual high-frequency oscillator and a multi-stage power amplifier. A rectifying / smoothing circuit for supplying power is provided individually (see, for example, Patent Document 1).
図13は従来のマイクロ波利用装置の電源部の回路図である。商用電源1の電圧を半波整流する整流平滑回路20で半波整流したあと抵抗分圧で電圧降圧して出力端子21から電力をアンプに供給していた。また、エキサイターへの電力は変圧器24を介して定電圧電源回路23で安定化し出力端子22で供給している。したがって商用電源から2系統の回路でアンプとエキサイターに電力を供給していた。
しかしながら、前記従来の発明では、複数段の電力増幅器に電力を供給する整流平滑回路は商用電源を整流平滑したものであった。したがって、出力端子20の方端は直接マイクロ波利用装置に供給される。このときの不具合を例えば電子レンジを例にとって説明する。
However, in the above-described conventional invention, the rectifying / smoothing circuit for supplying power to a plurality of stages of power amplifiers is obtained by rectifying and smoothing a commercial power source. Therefore, the direction end of the
食品を収納する金属性のオーブンキャビティー(機体金属筐体と同電位)はマイクロ波利用装置と電気的に結合されユーザーは筐体を触ると商用電源の方端を触ることになり感電に至ることは必定である。それを回避するためにはマイクロ波利用装置とオーブンキャビティーを所定の絶縁を確保して結合する必要があるとともにマイクロ波の漏洩を防止するための電波遮蔽構造を併せ持つ必要があり非常に大掛かりなものになってしまう。 A metal oven cavity (same potential as the body metal housing) for storing food is electrically connected to the microwave device, and when the user touches the housing, the end of the commercial power supply is touched, resulting in an electric shock. That is indispensable. In order to avoid this, it is necessary to combine the microwave utilization device and the oven cavity while ensuring a predetermined insulation, and it is also necessary to have a radio wave shielding structure for preventing leakage of the microwave. It becomes a thing.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、商用電源とマイクロ波利用装置を絶縁する構成として電源回路を提供しているため大掛かりな絶縁構成と電波遮蔽構造を装備せずともコンパクトで実装性に優れた電源回路を備えたマイクロ波利用装置を提供するものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a power supply circuit as a configuration for insulating a commercial power supply from a microwave utilization device, so that it is compact and mountable without a large-scale insulation configuration and radio wave shielding structure. The microwave utilization apparatus provided with the power supply circuit excellent in this is provided.
前記従来の課題を解決するために本発明のマイクロ波利用装置は、商用電源の後段に絶縁用の変圧器を具備したものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the microwave utilization apparatus of the present invention is provided with an insulating transformer in the subsequent stage of the commercial power supply.
本発明のマイクロ波利用装置は、商用電源の後段で変圧器によって電気的に絶縁しマイクロ波利用装置は完全にフローティングしているため商用電源とマイクロ波利用装置間で大掛かりな絶縁構成と電波遮蔽構造をなくしたコンパクトで実装性に優れた電源回路を備えたマイクロ波利用装置を提供するものである。 The microwave utilization apparatus of the present invention is electrically insulated by a transformer after the commercial power supply, and the microwave utilization apparatus is completely floating, so that a large-scale insulation structure and radio wave shielding are provided between the commercial power supply and the microwave utilization apparatus. It is an object of the present invention to provide a microwave utilization device having a compact power supply circuit that has no structure and excellent mountability.
第1の発明は、マイクロ波を発生する発振器と、発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えることにより、商用電源と発振器を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がないため、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。 According to a first aspect of the present invention, an oscillator that generates a microwave, an amplifier that amplifies the microwave generated by the oscillator, an insulated power supply circuit that supplies power to the amplifier, and a microwave that is amplified by the amplifier are radiated. The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an isolation transformer after the commercial power supply, thereby electrically floating the commercial power supply and the oscillator. Therefore, it is not necessary to provide an insulating structure or a radio wave shielding structure, and thus a microwave utilization device with a simple configuration can be obtained.
第2の発明は、マイクロ波を発生する発振器と、発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えかつ絶縁変圧器の二次側出力を整流平滑することにより、発振器に供給する電源を直流電源化でき化合物半導体から構成される増幅器を効率よく駆動させマイクロ波を放射部から出力することができる。高性能なマイクロ波利用装置を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, an oscillator that generates a microwave, an amplifier that amplifies the microwave generated by the oscillator, an insulated power supply circuit that supplies power to the amplifier, and a microwave that is amplified by the amplifier are radiated. The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an isolation transformer after the commercial power supply and rectifies and smoothes the secondary output of the isolation transformer By doing so, the power source supplied to the oscillator can be changed to a DC power source, and an amplifier composed of a compound semiconductor can be efficiently driven to output a microwave from the radiating portion. A high-performance microwave utilization device can be obtained.
第3の発明は、発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えかつ前記絶縁変圧器の二次側出力を整流平滑した電力をDC−DCコンバータで出力可変とすることにより、発振器に供給する電源を直流電源化でき化合物半導体から構成される増幅器を効率よく駆動させマイクロ波を放射部から出力することができるとともにマイクロ波の強度を自在に可変してきめ細かな加熱パターンを有する高性能で加熱制御性に優れたマイクロ波利用装置をえることができる。 A third invention includes an amplifier that amplifies the microwave generated by the oscillator, an insulating power supply circuit that supplies power to the amplifier, and a radiation unit that radiates the microwave amplified by the amplifier. Including a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an insulation transformer in the subsequent stage of the commercial power supply and rectifies and smooths the secondary output of the insulation transformer as a DC-DC converter By making the output variable, the power supplied to the oscillator can be changed to a direct current power source, and an amplifier composed of a compound semiconductor can be efficiently driven to output a microwave from the radiating section, and the intensity of the microwave can be varied freely. Thus, it is possible to obtain a microwave utilizing apparatus having a fine heating pattern and high performance and excellent heating controllability.
第4の発明は、第2または第3の発明において大電力電流ラインにリアクターを設けることにより、入力電流波形を電流高調波成分の多いコンデンサインプット波形の電流同通角を大きくし、電流高調波成分の少ない入力電流波形に改善することができ、高次高調波成分を配電系統から除去することができるため、周辺機器へ供給する入力電圧を歪みの少ない正弦波状の電圧にすることができ周辺機器の電源歪みから発生するEMC問題を回避することができ、EMCに関して高性能なマイクロ波利用装置をえることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a reactor is provided in the high power current line in the second or third aspect of the invention, thereby increasing the current common angle of the capacitor input waveform having a large current harmonic component, thereby increasing the current harmonic. The input current waveform with less components can be improved, and high-order harmonic components can be removed from the power distribution system, so the input voltage supplied to peripheral devices can be reduced to a sinusoidal voltage with little distortion. The EMC problem which arises from the power supply distortion of an apparatus can be avoided, and a high performance microwave utilization apparatus can be obtained regarding EMC.
第5の発明は、マイクロ波を発生する発振器と、発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、電源回路は、商用電源の後段に出力可変でPFC機能とDC−DCコンバータ機能を備え高周波で電力を変圧器の二次側に伝えることができ、入力電流波形を正弦波状にすることができ、周辺機器の電源歪みから発生するEMC問題を回避することができ、EMCに関して高性能なマイクロ波利用装置を提供することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oscillator for generating a microwave, an amplifier for amplifying the microwave generated by the oscillator, an insulated power supply circuit for supplying power to the amplifier, and a microwave amplified by the amplifier. The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit has a PFC function and a DC-DC converter function with variable output at the subsequent stage of the commercial power supply and power at a high frequency. It can be transmitted to the secondary side of the transformer, the input current waveform can be made sinusoidal, the EMC problem caused by the power supply distortion of the peripheral equipment can be avoided, and the high-performance microwave utilization device for EMC Can be provided.
第6の発明は、電源回路の絶縁変圧器は二次側にセンタータップを設けダイオード2個とコンデンサ1個で全波整流平滑しDC電圧を出力することができ、全波整流平滑するにあたり特定の部品に過剰責務や過大スペックを持たせる必要がなく、低コストでコンパクトなマイクロ波利用装置を提供することができる。 In the sixth invention, the isolation transformer of the power supply circuit is provided with a center tap on the secondary side and can output full-wave rectified and smoothed with two diodes and one capacitor to output DC voltage. Therefore, it is not necessary to give excessive responsibilities and excessive specifications to these parts, and it is possible to provide a low-cost and compact microwave utilization apparatus.
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ波発生装置およびそれを搭載したマイクロ波処理装置について、電子レンジを例に図面を用いて説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a microwave generator according to an embodiment of the present invention and a microwave processing apparatus including the microwave generator will be described with reference to the drawings using a microwave oven as an example. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態に係る電子レンジの構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態に係る電子レンジ6は、マイクロ波発生部3および筐体7を含む。筐体7内には、アンテナA1,A2が設けられる。なお、筐体7は接地される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a microwave oven according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
また、マイクロ波発生部3は、電源回路2、マイクロ波発生部3およびマイクロ波増幅部4を備える。マイクロ波発生部3は、プラグ8を介して商用電源1(図に記載せず)に接続される。
The
マイクロ波発生装置5において、電源回路2は、商用電源1から供給される交流電圧を可変電圧および直流電圧に変換し、可変電圧をマイクロ波発生部3に与え、直流電圧をマイクロ波増幅部4に与える。
In the
マイクロ波発生部3は、電源回路2から与えられる可変電圧に基づいてマイクロ波を発生する。マイクロ波増幅部4は、電源回路2から与えられる直流電圧により動作し、マイクロ波発生部3により発生されるマイクロ波を増幅し、増幅したマイクロ波を筐体7内に設けられたアンテナA1、A2に与える。これにより、筐体7内でアンテナA1、A2からマイクロ波が放射される。電源回路2、マイクロ波発生部3およびマイクロ波増幅部4の構成および動作の詳細は後述する。
The
図2は、図1の電子レンジ1を構成するマイクロ波発生部1の概略側面図であり、図3は、図2のマイクロ波発生装置1の回路構成を模式的に示した図である。図2のマイクロ波発生部3は放熱フィン31、回路基板32およびカバー部材IM2を含む。回路基板32にはマイクロ波発生部3が形成されている。回路基板32は、カバー部材IM2内において放熱フィン31上に設けられる。マイクロ波発生器33は、たとえばトランジスタ等の回路素子より構成される。
2 is a schematic side view of the
図2のマイクロ波増幅部4は、放熱フィン41、回路基板42およびカバー部材IM3を含む。回路基板42には、カバー部材IM3内において放熱フィン41上に設けられる。マイクロ波発生部3とマイクロ波像腹部4の間は同軸ケーブルCC1で結合されている。また、マイクロ波増幅部4とアンテナ間も同様に同軸ケーブルCC2、CC3で結合されている。
The microwave amplifying
図3に示すように、マイクロ波発生部3の出力端子は同軸ケーブルCC1介してマイクロ波増幅部4に入力される。マイクロ波増幅部4は2並列のアンプ経路をもち増幅した一方の高電力のマイクロ波出力は同軸ケーブルCC2を介してアンテナA1に出力する。もう一方の高電力のマイクロ波出力は同軸ケーブルCC3を介してアンテナA2に出力する(マイクロ波発生部3,マイクロ波増幅部4の詳細は図4を用いて説明する)。尚、アンテナA1、A2は、電子レンジ6の筐体7内に設けられている。
As shown in FIG. 3, the output terminal of the
商用電源1の後段には絶縁変圧器13を配し、以降の回路との絶縁をとっている。電源回路2はだーオード1本で形成されており。正弦波電圧のプラス側のみを検波している。出力端子はVdd、Vss電圧を出力し、マイクロ波発生部3及びマイクロ波増幅部4の回路駆動電圧として利用している。波形的には電源周波の1/2ごとの脈流電圧が印加される。
An
ここで、商用電源1のすぐ後段には絶縁変圧器13が配され電気的に二次側は商用電源1の電位とは分離されておりフローティング状態になっている。絶縁変圧器13の出力Vssは電子レンジ6の筐体7と同電位の対地アースに接続されている。
Here, an
このような構成にすることによって、商用電源1とマイクロ波発生装置4を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がなくなり、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。
With this configuration, the
(実施の形態2)
図4に示すように、マイクロ波発生部3の出力端子は、回路基板32に形成された線路、同軸ケーブルCC1および回路基板42に形成された線路を介して増幅器9の入力端子に接続されている。増幅器9の出力端子は、回路基板32に形成された線路を介して電力分配器18の入力端子に接続されている。電力分配器18は、増幅器9から線路を介して入力されたマイクロ波を2分配して出力する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 4, the output terminal of the
電力分配器18の2つの出力端子は、回路基板42に形成された二つの分岐線路を介して増幅器10,11のそれぞれの入力端子に接続されている。
The two output terminals of the
増幅器6の出力端子は、回路基板42に形成された線路を介して同軸ケーブルCC2の一端に接続されている。同軸ケーブルCC2の他端は、アンテナA1に接続されている。アンテナA1は、電子レンジ6の筐体7内に設けられている。
An output terminal of the
増幅器11の出力端子は、回路基板42に形成された線路を介して同軸ケーブルCC3の一端に接続されている。同軸ケーブルCC3の他端は、アンテナA2に接続されている。アンテナA2は、電子レンジ6の筐体7内に設けられている。
The output terminal of the amplifier 11 is connected to one end of the coaxial cable CC3 through a line formed on the
ここで、商用電源1のすぐ後段には絶縁変圧器13が配され電気的に二次側は商用電源1の電位とは分離されておりフローティング状態になっている。絶縁変圧器13の出力は全波整流ブリッジ19によって全波整流され、チョークコイル14と平滑コンデンサでDC電圧に変換されている。その上側ラインは回路電圧Vdd電位としてマイクロ波増幅部4の3個のアンプのVdd電圧として供給される。一方、下側ラインはVss電位としてマイクロ波増幅部4の3個のアンプのVdd電圧として供給される。そしてVssは電子レンジ6の筐体7と同電位の対地アースに接続されている。
Here, an
電位Vdd、Vssから電力供給をうけたスイッチングレギュレーター17は安定化したVcc電圧をマイクロ波発生部3のマイクロ波発振器16に供給し極めて安定したマイクロ波基準信号を発生させることができる。
The switching regulator 17 that is supplied with electric power from the potentials Vdd and Vss can supply a stabilized Vcc voltage to the
このような構成にすることによって、商用電源1とマイクロ波発生装置4を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がなくなり、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。また、完全直流で連続的にマイクロ波が出力されるため電力効率、利用度は極めて高い。
With this configuration, the
ここで、商用電源1のすぐ後段には絶縁変圧器13が配され電気的に二次側は商用電源1の電位とは分離されておりフローティング状態になっている。絶縁変圧器13の出力Vssは電子レンジ6の筐体7と同電位の対地アースに接続されている。
Here, an
このような構成にすることによって、商用電源1とマイクロ波発生装置4を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がなくなり、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。
With this configuration, the
(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態におけるマイクロ波利用装置のブロック図を示すも
のである。商用電源1を整流ブリッジ19で全波整流し単方向の脈流に変換する。整流ブリッジ19の出力は整流フィルター平滑回路22でDC化される。絶縁変圧器24を電力伝送経路に含むDC−DCコンバータ23でDC−DC変換し電位としてVdd、Vcc、Vssの3つの電圧を出力する。そしてマイクロ波発生部3以降の詳細構成および作用、効果は図4と同一であるため説明を割愛する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram of a microwave utilization apparatus according to the third embodiment of the present invention. The
図6にDC−DCコンバータ23の詳細を示す。まず商用電源1は整流ブリッジ19で単方向の脈流に変換される。その出力はチョークコイル25と平滑コンデンサ26からなる整流フィルター平滑回路22でDC化され、DC−DCコンバータ23に出力される。ここで共振コンデンサ27と絶縁変圧器24のリーケージインダクタンスからなるタンク共振回路とそれに直列に接続されたパワーMOSFET33とFWD24を並列に構成したスイッチング手段からなる。このパワーMOSFET33のオン/オフを制御してDC電圧を別の電位のDC電圧に変換するためのタイミングを図る信号線がTL1である。そのTL1の信号を利用しPWM信号をパワーMOSFET33に送る機能を果たすのが制御IC30である。
FIG. 6 shows details of the DC-
絶縁変圧器24の二次側はダイオード28と平滑コンデンサで半波整流されDC電圧であるVddとVssを得ている。スイッチングレギュレーター17はそのVddとVssからより安定化された電圧Vccを作成している。Vdd、Vss、Vccがどのように利用されマイクロ波を発生させるかはすでに図4で詳述したのでここでは説明を割愛する。
The secondary side of the
それではDC−DCコンバータ23の動作について図7のタイミングチャートを用いて説明する。まずパワーMOSFET33のゲート信号Vgをオンにする([1]の場合)と絶縁変圧器24のリーケージインダクタンスを通して電流は単調に増加する([2]の場合)。ゲート信号Vgをオフするタイミング([3]の場合)で電流は共振コンデンサ27の方に流れC成分とL成分で共振をおこす。共振コンデンサ27に電荷が溜まったり、吐き出されたりするいわゆる共振現象でありVsdの電圧は励振する([4]の場合)。さらにVsdが負側に触れると共振コンデンサ27の電流はFWD34を介して逆方向に流れる([5]の場合)。これを繰り返し絶縁変圧器24のリーケージインダクタンスをあたかもエネルギーポンプのようにして二次側の平滑コンデンサ29に電荷をチャージする。
The operation of the DC-
このスイッチング周波数は50〜100kHzの高周波に設定する。したがって絶縁変圧器24は非常に小型化することができる。
This switching frequency is set to a high frequency of 50 to 100 kHz. Therefore, the
一方、出力電圧の直流安定度を図るため出力電圧情報を制御IC30に戻し基準電位との間で負帰還制御し一定値コントロールしなければならない。そこで、出力電圧を抵抗38と抵抗39で分割し、その信号をV−Fコンバータ35で電圧−周波数変換しフォトカプラ37で絶縁してパルス列信号を制御IC30に帰還させる。制御IC30は周波数−電圧変換機能を備え、変換した電圧信号と基準電圧信号の差分を吸収するかたちで出力電圧を一定値コントロールする。
On the other hand, in order to achieve DC stability of the output voltage, the output voltage information must be returned to the
DC電圧はVgのパルス幅でコントロールし、出力DC電圧を低くしたいときにはパルス幅τを小さくし、出力DC電圧を高くしたいときにはパルス幅を大きくする。おおむね図8のように横軸τ/Tのデューティー比、縦軸、出力電圧とするとほぼデューティー比に比例した関係となり出力電圧を可変できる。 The DC voltage is controlled by the pulse width of Vg, the pulse width τ is decreased when it is desired to lower the output DC voltage, and the pulse width is increased when the output DC voltage is desired to be increased. As shown in FIG. 8, when the duty ratio of the horizontal axis τ / T, the vertical axis, and the output voltage are used, the output voltage can be varied substantially in a relationship proportional to the duty ratio.
このような構成にすることによって、商用電源1とマイクロ波発生装置4を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がなくな
り、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。
With this configuration, the
(実施の形態4)
実施の形態2、3では、出力電圧を完全直流化しているため、商用電源波形ピーク付近でのみ電流が流れる構成にならざるを得ない。この入力電流波形をコンデンサインプット波形という。その波形を表わしたものが図10(a)である。このコンデンサインプット波形は電流に高次の高調波成分を多く含む。このような機器を負荷にしていると配電盤から供給される電圧自体の波形も高次電流の影響を受け歪み他の機器に悪影響を及ぼす。
(Embodiment 4)
In
この高次電流成分はそれを鑑み技術法規でも、その数値に制限が設けられておりこの規制をクリアすることは大きな電解コンデンサを用いてDC平滑している機器にとって喫緊の課題となっている。 In view of this, the high-order current component is restricted in numerical values even in technical regulations, and clearing this restriction is an urgent issue for devices that are DC smoothed using a large electrolytic capacitor.
そこで対策としてリアクターと呼ばれる10mH程度の大きなL素子をラインに入れ入力電流の流れる同通角を広げて規格値を超過することを回避している。その具体例が図9(a)、(b)であり、(a)は整流ブリッジの手前のラインにリアクターを挿入している。(b)は整流ブリッジの後のラインにリアクターを挿入している。 Therefore, as a countermeasure, a large L element of about 10 mH called a reactor is inserted into the line to widen the common angle through which the input current flows to avoid exceeding the standard value. Specific examples thereof are shown in FIGS. 9A and 9B. In FIG. 9A, a reactor is inserted in the line before the rectifying bridge. (B) inserts a reactor in the line after the rectifier bridge.
効果としては、どちらが良いということは言えずほぼ同等である。図9(b)のように、明らかに位相は進んでいるが同通角は大きく広がっているため規制を満足している。 As for the effect, it cannot be said which is better and is almost equivalent. As shown in FIG. 9 (b), the phase is clearly advanced, but the same angle is widened to satisfy the regulation.
このようにコンデンサインプット波形を有するマイクロ波発生装置ではリアクターを挿入することによって電流高調波を抑制でき他の機器へのEMC問題が発生しない機器を提供することができる。 As described above, in the microwave generator having the capacitor input waveform, it is possible to provide a device in which current harmonics can be suppressed by inserting a reactor and an EMC problem to other devices does not occur.
(実施の形態5)
基本的には実施の形態3の構成と同等であるが、制御IC30の動作アルゴリズムが異なる。電源周期に渡り50〜60kHzの頻度で絶縁型変圧器24のリーケージインダクタンスのエネルギーを蓄え、それを二次側の平滑コンデンサ29にエネルギーを蓄える。
(Embodiment 5)
Although basically the same as the configuration of the third embodiment, the operation algorithm of the
ここで特徴とするところは入力電圧Vinと出力電圧Voutの積VinVoutを基準にして、スイッチング電流Isのピーク値を制御する。 The feature here is that the peak value of the switching current Is is controlled based on the product VinVout of the input voltage Vin and the output voltage Vout.
その結果、入力電圧が低いときはVinVoutが小さくなるためIsは少なくなる。逆に入力電圧が高いときはVinVoutは大きくなるのでIsは大きくなる。VinVoutを基準にしているため出力電圧は安定化されます。 As a result, when the input voltage is low, Vin is reduced and Is is reduced. Conversely, when the input voltage is high, VinVout increases and Is increases. The output voltage is stabilized because it is based on VinVout.
したがって、入力電流波形はリアクターなどの大型の受動部品を使わずとも極めて正弦波に近い波形になるため。軽量・コンパクトで高調波電流の影響を受けない高品質のマイクロ波発生装置を提供することができる。 Therefore, the input current waveform is very close to a sine wave without using a large passive component such as a reactor. It is possible to provide a high-quality microwave generator that is lightweight and compact and is not affected by harmonic current.
(実施の形態6)
実施の形態3、5において絶縁変圧器29のような二次側に中間タップを設けた変圧器を用いる。二次側部品は2個のダイオードと1個の平滑コンデンサからなる。一方の出力極性の場合、ダイオード28を通じて電荷を平滑コンデンサ29に充電し、もう一方の極性ではダイオード40を通じて電荷を平滑コンデンサ29に充電する。両派で電力を充電、消費する構成のため電力利用性は良好で平滑コンデンサもリップルとの相関はあるが小型のものが利用できコストパフォーマンスに優れたマイクロ波発生装置を提供することができる。
(Embodiment 6)
In the third and fifth embodiments, a transformer having an intermediate tap on the secondary side, such as the insulating
以上のように、本発明にかかるマイクロ波利用装置は商用電源に絶縁変圧器を用いて電力変換した電圧をマイクロ波部やマイクロ波増幅器に供給するため、商用電源とマイクロ波発生装置を電気的にフローティングさせることができるため、絶縁構造や電波遮蔽構造を具備する必要がなくなり、簡単な構成のマイクロ波利用装置を得ることができる。したがって、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機に用いる加熱発生源を低コスト化しかつ収納スペースを大幅にコンパクト化することが可能となる。またそのコンパクト性からマイクロ波を発光体に照射して光源を得る照明等のマイクロ波応用装置に関してもよりリーズナブルなサイズで提供可能になる。 As described above, the microwave utilization apparatus according to the present invention supplies the commercial power source and the microwave generator electrically to the microwave unit and the microwave amplifier in order to supply the voltage converted into the commercial power source using the insulation transformer. Therefore, it is not necessary to provide an insulating structure or a radio wave shielding structure, and a microwave utilization device with a simple configuration can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the cost of the heating source used in the heating apparatus and the garbage processing machine using dielectric heating as typified by a microwave oven and to greatly reduce the storage space. In addition, because of its compactness, it is possible to provide a microwave application apparatus such as illumination for irradiating a light emitter with a microwave to obtain a light source at a more reasonable size.
1 商用電源
2 電源回路
3 発振器(マイクロ波発生部)
4 増幅器(マイクロ波増幅機器)
6 電子レンジ
19 整流ブリッジ
23 DC−DCコンバータ回路
24 絶縁変圧器
1
4 Amplifier (Microwave amplification equipment)
6
Claims (6)
マイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、
前記増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、前記電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えたことを特徴とするマイクロ波発生装置。 A microwave generator for generating microwaves,
An oscillator that generates microwaves;
An amplifier for amplifying the microwave generated by the oscillator;
An insulated power supply circuit for supplying power to the amplifier;
A radiating unit that radiates microwaves amplified by the amplifier;
The microwave generator according to claim 1, wherein the amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an insulation transformer in a stage subsequent to a commercial power supply.
マイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、
前記増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、前記電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えかつ前記絶縁変圧器の二次側出力を整流平滑したことを特徴とするマイクロ波発生装置。 A microwave generator for generating microwaves,
An oscillator that generates microwaves;
An amplifier for amplifying the microwave generated by the oscillator;
An insulated power supply circuit for supplying power to the amplifier;
A radiating unit that radiates microwaves amplified by the amplifier;
The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an insulation transformer in a subsequent stage of a commercial power supply and rectifies and smoothes the secondary output of the insulation transformer. A feature of the microwave generator.
マイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、
前記増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、前記電源回路は、商用電源の後段に絶縁変圧器を備えかつ前記絶縁変圧器の二次側出力を整流平滑した電力をDC−DCコンバータで出力可変としたことを特徴とするマイクロ波利用装置。 A microwave generator for generating microwaves,
An oscillator that generates microwaves;
An amplifier for amplifying the microwave generated by the oscillator;
An insulated power supply circuit for supplying power to the amplifier;
A radiating unit that radiates microwaves amplified by the amplifier;
The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit includes an insulation transformer in a subsequent stage of a commercial power supply and rectifies and smooths the secondary output of the insulation transformer. A microwave utilization apparatus characterized in that the output is variable by a DC-DC converter.
マイクロ波を発生する発振器と、
前記発振器により発生されたマイクロ波を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電力を供給する絶縁型の電源回路と、
前記増幅器により増幅されたマイクロ波を放射する放射部とを備え、
前記増幅器は、バンドギャップが3eV以上の化合物半導体からなる半導体素子を含み、電源回路は、商用電源の後段に出力可変でPFC機能とDC−DCコンバータ機能を備え高周波で電力を変圧器の二次側に伝えることを特徴とするマイクロ波利用装置。 A microwave generator for generating microwaves,
An oscillator that generates microwaves;
An amplifier for amplifying the microwave generated by the oscillator;
An insulated power supply circuit for supplying power to the amplifier;
A radiating unit that radiates microwaves amplified by the amplifier;
The amplifier includes a semiconductor element made of a compound semiconductor having a band gap of 3 eV or more, and the power supply circuit has a PFC function and a DC-DC converter function with variable output at the subsequent stage of the commercial power supply, and supplies power at a high frequency to the secondary of the transformer. A microwave device that transmits to the side.
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